Montaje de Maquinas virtuales linux y windows xp, haciendo ping entre las dos maquinas
Maquinas Virtuales en arquitecturas de...
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Maquinas Virtuales en arquitecturas de microkernel
Amilcar Meneses Viveros& Hugo Garcıa Monroy
Seccion Computacion
Departamento de Ingenierıa Electrica
CINVESTAV-IPN Mexico, D.F.
Departamento de Aplicacion de Microcomputadoras
Instituto de Ciencias
Universidad Autonoma de Puebla.
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Resumen
Antecedentes y motivacion.
Definicion de Maquina Virtual.
Sistemas Operativos con arquitectura microkernel
Ejemplo: Dos como MV sobre el microkernel Mach ejecutandose en
NeXTSTEP/OpenStep.
• Mach, NeXTSTEP/OpenStep y DOS.
• El modo virtual en la familia de procesadores 80x86
• Diseno e implantacion de DOS como maquina virtual sobre
Mach.
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Antecedentes y Motivacion
Existen una gran variedad de sistemas operativos, cada uno tiene ventajasy desventajas (Linux, Windows, BSD, OS/2, Mac OSX, Solaris, AIX,NeXTSTEP...). .
Es deseable para los usuarios tener acceso a la tecnologıamultiplataformas: ejecutar varios sistemas operativos concurrentementeen la misma computadora y cambiar de uno a otro sin necesidad dereiniciar la maquina
Manejo de programas o recursos que no estan disponibles en unsistema operativo
Ejecutar concurrentemente un mismo sistema operativo (VM Servers)
Pruebas de software
Seguridad
Para presumir...
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Antecedentes y Motivacion
Ejemplos de sistemas con plataformas cruzadas:
Coherent Virtual Machine, Maryland University (emulador).
Virtual PC, de Connectix (emulador, simulador).
Blue Box - Mac OS X, DP2, Apple Inc (emulador).
SimOS, Universidad de Standford (simulador)
VMApp, Departamento de Aplicacion de Microcomputadoras-ICUAP
(emulador).
VMware, de VMware (emulador).
Stella, Bradford W. Mott (simuladorde Atari 2600)
MAME, Nicola Salmoria, (simulador de maquinas arcade)
¿JVM, IVM, .NET? (simulador, interprete)
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Maquina Virtual
Definicion 1: “Una maquina que es capaz de realizar una operacion,
aunque no la produzca”.
Definicion 2: “Un sistema de software que ofrece una copia exacta del
hardware sobre el cual, la MV, se esta ejecutando”.
Definicion 3: “Un duplicado de hardware y software del sistema de
computacion real en el cual un subconjunto de instrucciones del
procesador se ejecuta sobre el procesador anfitrion en modo nativo”.
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Maquina Virtual
Podemos considerar la primera maquina virtual al sistema VM/370 de
IBM.
Hardware de IBM 370
Manejador de sesiones VM/370
VM/370
Programa
VM/370
Programa
VM/370
Programa
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Maquina Virtual
Configuracion:
1. Un S.O. anfitrion, trabajando con varios S.O. huespedes
2. Un servidor de S.O. trabajando con varios huespedes
El S.O. anfitrion o el servidor de S.O., debe monitorear al S.O. huesped
(MV). Cuando la MV trate de ejecutar una instruccion privilegiada
(interrupciones, manejo de alguun dispositivo de entrada o salida, ...).
¡¡Recuerde!!: la MV ejecutara un conjunto de instrucciones de manera
nativa (las instrucciones que no generan conflictos con las demas
maquinas virtuales).
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Maquina Virtual
Monitor de M aquina Virtual (MMV):La parte principal de una maquina virtual lo constituye el monitor de maquina
virtual, que es la capa que se encarga de manejar los recursos del sistema,
exportandolos a la MV.
Figura 1: Capa MMV
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Maquina Virtual
Figura 2: Funcionamiento y modulos de un MMV
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Maquina Virtual
Figura 3: Tipos de MV
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Maquina Virtual
Ejecucion de instrucciones privilegiadas
Reemplazar el codigo por instrucciones no privilegiadas para emular los
efectos que la instruccion privilegiada ocasiona.
Detectar la ejecucion de la instruccion privilegiada y emular/simular la
instruccion en turno.
Las instrucciones de entrada y salida deben darse por los servicios del S.O.:
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Sistemas Operativos con arquitectura de microkernel
Los sistemas operativos tradicionales (monolıticos) pueden dividirse en
uno o mas servidores de Sistema Operativo a nivel de usuario y un
microkernel.
Los servidores proporcionan la funcionalidad tradicional de los sistemas
operativos —el manejo de archivos, procesos y trabajo en redes—.
El microkernel proporciona un pequeno numero de servicios
fundamentales —el manejo de memoria virtual, comunicacion entre
procesos y manejo de tareas-hilos—.
Tipos de microkernel: Mach (darwin), Chorus, V Kernel y Spring.
S.O a partir de microkernel: Debian, NeXTSTEP/OpenStep, Mac OS X, y
OS/F2.
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Sistemas Operativos con arquitectura de Microkernel
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DOS como MV sobre el microkernel de Mach,ejecutandose concurrentemente con
NeXTSTEP/OpenStep
Se ejecutan en arquitecturas Intel i386.
NeXTSTEP/OpenStep esta implantado sobre Mach.
Los procedores de Intel, a partir del 386 incorporan el modo de
ejecucion virtual.
NeXTSTEP/OpenStep es el S.O anfitrion, DOS es el huesped.
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DOS como MV...
Microkernel Mach
Desarrollado en CMU, por el grupo encabezado por Richard Rashid.
Versiones para Motorola 68040, SPARC, Intel i386, y PowerPC.
Se encarga de manejar procesos, comunicacion entre procesos y memoria
virtual.
Interprete de UNIX (BSD 4.2)
Abstracciones de Mach: tareas, hilos, puertos, mensajes y objetos de de
memoria.
Proceso UNIX= traea + hilo
La memoria virtual seta disenada para uniprocesadores o para manejo de
memoria compartida en arquitecturas paralelas. La memoria virtual asigna
4MB de memoria a cada tarea mach.
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DOS como MV...
El kernel se encarga de manejar las excepciones. El manejo lo puede
hacer el propio kernel o delegar esta responsabilidad al un proceso
del usuario.
• Acceso ilegal (errores de bus, violaciones de proteccion y
segmentacion).
• Errores aritmeticos (sobreflujo, division por cero, etc.).
• Instrucciones del hardware destinadas para el soporte de
facilidades como emulacion, depuracion y deteccion de errores.
Proporciona un conjunto de llamados al sistema, para manejo de de
los hilos a traves de los registros propios de cada arquitectura.
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DOS como MV...
NeXTSTEP/OpenStep NeXTSTEP/OpenStep es un ambiente de desarrollo
orientado a objetos que corre sobre el micronkernel de Mach.
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DOS como MV...
DOS Se ejecuta en arquitecturas “clones” del IBM-PC, basado en el 8088.
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DOS como MV...
DOS El sistema DOS es monolitico, y se almacena en el primer megabyte de
memoria.
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DOS como MV...
La familia de procesadores de Intel80x86
Procesador de 32 bits.
Manejo de memoria virtual (64 terabytes)
Manejo de multiprocesos
Sistema de protecciones: jerarquia de cuatro niveles de preferencia: 0: kernel,
1: servicios del sistema, 2:extensiones al SO, 3: aplicaciones del usuario.
Tres modos de ejecucion: protegido, real, virtual.
Modo virtual: se ejecuta una tarea (del modo protegido y llamadatarea
virtual) como si fuera el 8086.
Deteccion de ejecucion de instrucciones especiales a nivel hardware cuando
se ejecuta un proceso en modo virtual.
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DOS como MV...
Instrucciones que generan excepciones en modo virtualCuando un
microprocesador esta corriendo en modo virtual 8086, existen
instrucciones que son sensitivas al IOPL.
CLI, STI, PUSH, POPF, INTn, IRET, IN, OUT, INS, y OUTS
Estas instrucciones son sensitivas a el IOLP para dar oportunidad al
monitor virtual 8086 de emular su ejecucion.
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DOS como MV...
Una tarea se ejecuta en modo virtual cuando se enciende la banderaV M
del registro de banderas.
Figura 4: Entrando y saliendo del modo virtual
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DOS como MV...
La organizacion de DOS como aplicacion de NeXTSTEP
Generar una tarea que sirva como monitor de DOS.
Utilizar el modo virtual de ejecucion del procesador (Intel): crear un hilo
mach que se ejecute en modo virtual 8086.
Crear la maquina DOS en el primer megabyte de una tarea Mach.
Asignarle un MMV (encargado del manejo de excepciones).
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DOS como MV...
Diseno de la implantacion de la MV DOS en Mach.
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DOS como MV...
Diseno de la implantacion de la MV DOS en Mach-NeXTSTEP como
aplicacion multihilos.
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DOS como MV...
Vista de la aplicacionVM.app.
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Resultados, conclusiones y trabajo furturo
Dispositivo Simulador Emulador Emulador con
Mach-NeXTSTEP
CPU Proceso CPU CPU en MV8086
Arq. trap Senales Senales Manejo de
excepciones
Inst. privilegiadas Simulacion Sim. o ejec. Simulacion
directa
E/S Arch. especiales Arch. especiales Arch. especiales
Objetos
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Trabajo a futuro
Ampliar la simulacion de dispositivos de E/S.
Ampliar el trabajo para la ejecucion de Windows... aunque
Exportar el trabajo a otras plataformas con tecnologia de microkernel
Mach: Rhapsody, GNUStep y Debian.
Generar un MMV general para ejecutar NeXTSTEP/OpenStep en
Debian.
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